[发明专利]用于较佳是固体有机基质的水解的方法和设备

说明书

本发明涉及用于较佳是固体有机基质、尤其是能源作物和植物废料的水解的方法和设备，该设备包括用于接纳有机基质的收集容器、和将有机基质输送到装料装置内的传送装置，该装料装置用于使水解器分批地装料有有机基质，所述水解器在输出侧具有减压装置，该减压装置具有阀控压力挡板和布置在闪蒸罐上游的蒸汽分离器。

此类方法和设备用于预处理有机基质，该有机基质在水解器（热压水解的装置）内处理之后被馈送入发酵器，例如沼气或生物燃料厂。

热压水解使用被称为“蒸汽爆破”的技术，其在沼气或生物燃料厂中是已知的。“蒸汽爆破”是一种技术处理，其中，原材料被加热到300°C，较佳地150°C至200°C，并经受到约3巴到20巴的过压。该压力温度状态被保持一段时间，之后该基质自发减压到大气压。由于该减压冲击，细胞物质完全被分解。然后所有的有机基质呈液态形式以作进一步处理。

起初不均匀的基质混合物（例如，能源作物，收割废料等）转变成均匀的浆状物，该浆状物具有下列性质：

-纤维素被释放；

-半纤维素-木质素复合物的结壳胀裂；

-半纤维素被煮解；

-酵母、霉菌和其他有害微生物被破坏；

-基质被消毒；

-纤维物质不稳。

在进一步处理基质之前，例如在沼气工厂中，“蒸汽爆破”由此承担水解和均质化的处理步骤。可由此对酸/氢产酸和甲烷的处理针对性地优化发酵条件。

这种预处理的结果提高了基质产量并改善了产品质量，在沼气厂的情形中，基质分解率升高，加大气体生产并改善气体质量。通常，特定的甲烷含量（CH4）增加，而有毒的硫化氢含量（H2S）减少。

美国专利2003/0121851A1描述了处理生物可降解有机废料的方法和设备。在有机废料经受热压水解之前，碱性溶液（KOH）被添加到基质，且该基质在水解器中经受170°C至225°C的温度和相关的蒸汽压力。然后进行固/液分离。在处理之前，可通过来自水解器的循环蒸汽在容器内预热该基质。

在WO 2008/011839A2中已知用于有机基质的连续和不连续水解的设备。该设备主要包括用于非均匀有机基质的粉碎机，基质从该粉碎机被馈送到水解器的计量容器内。在基质在水解器内处理之后，基质经由所谓的“超调管”被传送入闪蒸罐，废气管线从闪蒸罐通向冷凝器，而基质管线通向发酵器。废气被馈送入蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝器是水冷的，且由该步骤获得的冷凝物又返回到闪蒸罐。在到发酵器的基质管线内设有换热器，换热器的废热经由外部换热器回路供应到用作预热装置的换热器，该换热器将加热来自粉碎机的输入基质。

从SU 1620487A1中已知在筒状外壳内具有两个同心螺旋传送器的水解器，滚筒筛布置在两个同心螺旋传送器之间。有机材料经由馈送接管进入外部筒形环形室，并通过第一螺旋传送器进行挤压，其中，热蒸汽经由蒸汽管线被馈送入外部环形室内。然后，该材料到达内部空间，在此处通过第二螺旋传送器沿相反方向继续被输送到出口。

已知的方法和设备具有能量上不优化且结构相对复杂的缺点。

该文中，从EP 2177280已知用于有机基质的不连续水解的设备，其包括下面部件：

-用于接纳固体可漂浮有机基质的液体填充的预调节罐，其具有搅拌器和蒸汽分配单元，该有机基质实施成特定的喷射原料，以产生漂浮效果；

-从形成在表面上的浮袋获取有机基质的螺旋传送器，其具有一体的筛单元和用于滤液再循环的再循环管线；

-装料装置，其具有包含装料门的压力容器（吹枪）以及至水解器的附加阀控连接管线；

-输送泵，用于从预调节罐获取液体并将该液体馈送到装料装置；

-水解器，其具有进行热压水解的搅拌器；

-阀控减压单元，其具有压力挡板、旋流器；以及

-闪蒸罐，其具有一体的换热器。

从EP 2177280已知的设备尤其适于基质和具有一定液体含量或液体混合物的基质混合物的处理，其中，在对水解器装料之前通过冲洗或浮选分离可漂浮固体组分。缺点是由于在成浆工艺过程中固体组分不受控地吸收液体，不能可靠地补偿基质馈送。

本发明的目的是关于运行和能量管理优化相对干燥有机基质的水解的设备，同时仍然实现紧凑设计。